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卤虫是一种在地球各大陆广泛分布的小型甲壳类动物。它对高盐度有着极高的抵抗能力。并且为应对周期性的低温,干旱,缺氧环境等极端环境,卤虫在进化中产生了一种机制,它产生对各种极端环境拥有极高抵抗能力的休眠卵。这种休眠胚胎发育停滞在原肠胚期,其内部仅维持极低的代谢水平,各种生命活动几乎停止,尤其是在缺氧或干燥的条件下,休眠卵内的细胞呼吸低到几乎无法检测的程度。休眠卵能在这样的状态下维持极长时间,当环境适宜时则能够重新启动发育,快速恢复代谢及各项细胞活动。但对于卤虫卵如何能够长时间的维持如此低的代谢水平及快速的恢复代谢能力我们了解的并不多。 本文主要研究ArPHB1(prohibitin1在卤虫中的同源蛋白)在卤虫代谢调控中的作用。本研究表明PHB1在卤虫胚胎发育过程中对维持正常的线粒体功能及稳定的营养物质供应起重要作用。PHB1是一种在真核生物中广泛存在的膜蛋白,它控制着细胞的分化,生长和衰老。PHB1对细胞功能的影响很大程度上是由于它对线粒体功能的维持。本研究显示ArPHB1对卤虫发育过程中的能量和营养物质供应的稳定供应起重要作用。ArPHB1极可能介导了AMPK及细胞内氧化还原状态对卵黄颗粒代谢的调节。 本文首先研究了ArPHB1 mRNA和蛋白在休眠卵发育过程中的表达状况,发现在休眠卵中mRNA表达水平较低,随着发育的进行mRNA的表达逐渐升高。但是蛋白的量在发育过程中保持了基本稳定的水平。分析这是由于随着发育的进行PHB1有了更高的周转率,需要更多的合成PHB1来维持一定量的蛋白。在此基础上,我们分析了PHB1在孵化过程中的核定位状况及磷酸化状况,发现PHB1在emergence前在核内存在点状分布,而在nauplius则出核了,并且PHB1第114位酪氨酸和第121位丝氨酸在孵化emergence前均存在磷酸化,而在nauplius中则无法检测到磷酸化信号。说明ArPHB1一定参与到卤虫休眠胚胎发育过程中。 之后通过RNA干扰的方法,在卤虫中下调ArPHB1的表达,我们进一步研究了PHB1在卤虫发育过程中的功能。研究发现在PHB1显著下调后,发现幼虫存在游泳和抗寒能力下降。检测发现AMPK活性显著升高,推测能量供应平衡被打破。通过检测线粒体的形态,ATP合成酶及线粒体基因表达发现线粒体功能及形态上出现障碍。故推测PHB1在发育中线粒体的发育起重要作用。 于此同时我们还发现在PHB1下调后卵黄颗粒的降解被抑制了。进一步的研究发现PHB1存在于卵黄颗粒中,并且随着发育的进行卵黄颗粒中的PHB1逐渐泛素化降解,故推测PHB1位卵黄颗粒中的一种泛素化底物,并且介导着卵黄颗粒的降解。 由此,本研究阐述了PHB1在卤虫胚胎发育过程中通过对线粒体发育及卵黄颗粒代谢速率的控制对能量及物质代谢的平衡起重要作用。